Choice Experiment Method: Theory and Models

Para definir el periodo de evaluación, se tuvo en cuenta el hecho de que la deforestación ha incrementado los últimos años y el año 2016 marcó el punto de inflexión. Sin embargo, más allá del cambio de la cobertura forestal en el parque Sierra la Macarena, este año también nos permite conseguir las imágenes satelitales del mapa base y datos de referencia con una calidad superior a la que se dispone en los años más recientes, esto se debe a que las imágenes Landsat han sido verificadas y con un control de calidad óptima. Así mismo, los datos del año 2016 del SMByC han sido validados y verificados por diferentes análisis, como el nivel de referencia del bioma amazónico o la evaluación de exactitud a nivel nacional, estos insumos sirven como comparativos para la investigación.

Figura 2-5: Diagrama de flujo en la etapa del diseño de respuesta.

Diseño de respuesta Diseño del protocolo

de etiquetado Diseño del protocolo Clasificación de los puntos de muestreo Insumos de datos de referencia: Planet, Google earth, Esri y Bing

Control de calidad Verificación de puntos dudosos Cambio Puntos clasificados de

los datos de referencia Final

ACATAMA

4)

3)

2.2.2.1 Datos de referencia

El insumo principal para evaluar la exactitud temática son las imágenes satelitales del programa Landsat2_{. Asimismo, se necesitan tanto las imágenes originales del año 2016}

para verificar que no se haya omitido alguna área deforestada, como las últimas imágenes del año 2015 para verificar cualquier posible comisión y se haya registrado la deforestación en dicho año. Dicho programa satelital tiene varias ventajas para el monitoreo de la cobertura forestal. Además de tener un buen registro de las imágenes a través del tiempo, cuenta con alta resolución temporal y espacial, fácil acceso a los datos y posibilidades de permanencia del programa (Cabrera, Galindo, & Gonzáles, 2019).

Los datos utilizados como referencia son principalmente insumos satelitales de la plataforma PlanetScope3_{. La constelación completa de aproximadamente 120 satélites} puede tomar imágenes de toda la Tierra todos los días y tiene un tamaño del píxel de 3.7 m. Además, se complementan con la consulta de datos de imágenes satelitales de la plataforma Sentinel4_{ y Google} 5_{. Aunque ningún conjunto de datos de referencia puede} ser completamente exacto, es importante que los datos de referencia tengan alta precisión. Cabe anotar que la plataforma Sentinel 2 solo se utilizó como dato auxiliar para evaluar algunos puntos críticos de cambios de coberturas o de ambigüedad en la deforestación.

Disponer de datos de referencia de calidad es un desafío considerable para el análisis de la detección remota. Como se indicó antes, los datos de referencia se tomaron de la Plataforma Planet por los siguientes motivos: (Planet, 2018)

 Es la plataforma de uso privado que el SMByC tiene disponible, ya que el IDEAM tiene un contrato para el acceso y el uso de esta información. No se evaluaron otras fuentes debido a que, desafortunadamente, están por fuera del presupuesto.

2 _{Fuente: https://espa.cr.usgs.gov/}

3 _{Fuente: https://www.planet.com/products/} 4 _Fuente:

https://scihub.copernicus.eu.

 Para finales del año se pretende mejorar la exactitud y, sobre todo, incrementar la calidad de los datos de deforestación.

 Se espera que estos mosaicos no estén desplazados y, si fuera el caso, se debe tener en cuenta en la clasificación de los datos del muestreo para determinar, con puntos de control en las imágenes Landsat, si afecta la interpretación de la clase evaluada. En caso de observar un desplazamiento que impida la clasificación, se descartará el uso de Planet para proceder a la búsqueda de otro insumo.

 Para sitios pequeños y en regiones de paisajes heterogéneo estos insumos son una herramienta.

2.2.2.2 Protocolo de clasificación de la deforestación

Los datos de referencia utilizados son de la plataforma PlanetScope y abarcan el período 2016 y 2017, teniendo la precaución de la posible existencia de un grado de desplazamiento con respecto a los píxeles evaluados en Landsat. Como complemento, se pueden consultar los datos de las imágenes de la plataforma de Sentinel 2 y Google Earth. Al momento de usar esta última plataforma, vale la pena señalar que los datos almacenados tienen cierto grado de desplazamiento, aunque algunas fuentes almacenas por esta plataforma son las imágenes Landsat, Copernicus, CNES/ Airbus, Maxar Technologies, U. S Geological Survey. Estos datos de referencia cumplen con que deben ser más precisos que el proceso de creación del mapa y tienen una representación temporal suficiente en la que se puede evaluar el cambio.

Se manejó la herramienta AcATaMa6 _{para evaluar el cambio de cobertura forestal en los}

datos de referencia. Este plugin de Qgis fue diseñado por el SMByC y está en la disponibilidad, además, fue elaborado para la evaluación de la precisión de los mapas temáticos, y tiene funciones como evaluar la exactitud de los mapas temáticos, estimar áreas de las clases de mapas, diseño de muestreo estratificado y aleatorio simple, así como clasificación de los puntos. De igual manera, vale la pena destacar que aplica las metodologías planteadas por Olofsson et al. (2013 y 2014) (Olofsson P. , Foody, Stehman,

& Woodcock, 2013) y (Olofsson P. , y otros, 2014). En AcATaMa se define la unidad de evaluación, el protocolo de etiquetado y la evaluación de cada punto de muestreo.

El objetivo principal del protocolo es definir el acuerdo entre el mapa de detección de cambios bosque/no bosque y la clasificación manual a través de una interpretación visual de los datos de referencia que, a su vez, conducirá a una matriz de error expresada en términos de la relación de superficie. Para todos los ejercicios planteados, se resumen las especificaciones del protocolo de respuesta en la siguiente tabla:

Tabla 2-3: Resumen de las especificaciones del protocolo de respuesta Característica de

protocolo Descripción

Datos de referencia

 Imágenes Landsat 2015, 2016 y 2017.

 Imágenes Planet 2015, 2016-2017, Google Earth y Sentinel 2.

Protocolo de evaluación

 Se designa como región de apoyo una hectárea, es decir 3x3 píxeles de 30m. Para mejorar la identificación de la clase, se debe tener presente en los datos Planet.

Protocolo de etiquetado

 Unidad mínima de asignación y espacial es el píxel 30X30m Se clasifican en cuatro clases:

 Bosque estable (BE)

 No bosque estable (NBE)

 Deforestación (DEF)

 Sin información (SI)

 Como regla de etiquetado: si existe duda de la clasificación del píxel se debe elegir la clase dominante en los 9 píxeles vecinos. Fuente: Elaboración propia

Como información adicional a la anterior, es importante señalar que los píxeles deforestados se confirman con las últimas imágenes del 2015 y con los datos de referencia que indique que el píxel se trata de un bosque. También se evalúan las imágenes según la definición aceptada de bosque cuyo estándar mínimo de área corresponde a una hectárea (IDEAM, 2019). Por otra parte, la máscara bosque no-bosque también se ha verificado, aunque no como un resultado de esta investigación. El SMByC ha realizado valoraciones de calidad temática de dicha capa y ha encontrado exactitudes de productor y de usuario superiores al 95%, aunque siempre da la posibilidad de mejora y de perfeccionamiento de esta capa base.

Es importante añadir que, a nivel nacional, la evaluación de la exactitud de mapa de cambio bosque/no bosque es llevada a cabo por el SMByC y la realiza un equipo de tres intérpretes cuyo resultado es evaluado por dos expertos. Del mismo modo, resulta necesario subrayar que la evaluación temática de esta investigación es independiente de los datos o evaluaciones realizados con anterioridad por parte del SMByC. Este proyecto cumple el papel de evaluar un producto y sus resultados con el fin de mejorar la calidad y rigurosidad de los nuevos datos generados por el IDEAM y por el SMByC.

Como último análisis en el diseño de respuesta se identifican de las posibles fuentes de incertidumbres en eta etapa y se enumeran en la siguiente sección:

a) Se debe tener precaución en el desplazamiento y error de localización de las imágenes Planet. En algunas se encuentra con un traslado con respecto a las imágenes Landsat ya verificadas y georreferenciadas por el equipo del SMByC. Para mejorar este inconveniente, se realizó un análisis del paisaje adyacente del punto evaluado utilizando una región de apoyo, e imágenes Landsat con el fin de determinar la etiqueta final. Otro aspecto importante es que el IDEAM utiliza una mayor cantidad de insumos para evaluar la clasificación de los puntos de la evaluación temática y, con ayuda de infraestructura Google Engine, la herramienta AcATaMa y fuentes adicionales como Mapas de Bing7 _{y ESRI ArcGIS, pueden}

llegar a un dictamen final de la etiqueta.

b) Otro problema de la investigación es que solamente se tiene en cuenta el análisis de un intérprete. Ello implica un grado de sesgo en la clasificación y una visión subjetiva de la realidad. Esto se analizó en el momento del planteamiento de los ejercicios y se desarrollaron dos pautas para disminuir el sesgo del intérprete:

 Se realizó un entrenamiento exhaustivo en la interpretación y clasificación de la deforestación, por ejemplo, se ejecutaron varios pilotos teórico- prácticos donde se evaluó los conceptos aprendidos sobre sensores remotos y los posibles errores que surgen.

 En la ejecución, los puntos de duda o de ambigüedad especialmente en la clase de deforestación se volvieron a revisar con la ayuda de un experto experimentado, se confronto el resultado inicial y se buscó un consenso. Así se dio una clasificación final con un menor sesgo (McRoberts, y otros, 2018 ).

Con lo anterior, se logró disminuir notablemente los errores de clasificación y ambigüedades. El diseño de respuesta se puede ejemplificar en la siguiente figura que muestra el área de etiquetado en la parte superior derecha y en cada recuadro se indica la evaluación de los datos de referencia, con la unidad de muestreo específica. Para el caso evaluado, se trata de un punto de deforestación que puede identificarse en el tercer recuadro de izquierda a derecha.

Figura 2-6 Ejemplo del diseño de respuesta de un punto de deforestación.

Fuente: AcATaMa.

2.2.3 Análisis espacial evaluación de la exactitud temática